Усилители постоянного тока (УПТ)

Это усилители, которые предназначены для усиления, как переменных так и постоянных или изменяющихся в о времени сигналов.

АЧХ коэффициента усиления

В УПТ обычно используется непосредственная (гальваническая) связь между каскадами. Только она обеспечивает передачу от каскада к каскаду постоянного во времени сигнала. Такая связь приводит к двум особенностям таких усилителей.

1) Необходимость согласования каскадов по постоянной составляющей между собой.

2) В таких усилителях существенную роль играет «дрейф нуля». Под дрейфом нуля понимают изменение выходного напряжения, при постоянстве его на входе.

Причины дрейфа:

1) Температурная зависимость параметров элементов схемы. Она создает температурный дрейф. Он имеет наибольший вклад в общий дрейф усилителя.

2) Это зависимость параметров элементов от величин питающих напряжений.

3) Временная нестабильность параметров элементов, она создает временной дрейф, он связан со старением элементов.

4) Шумы элементов схемы.

 

Все эти причины приводящие к дрейфу являются медленно изменяющимися во времени, а потому в усилителях переменного тока не создают дрейфа. Поскольку у них на низких частотах коэффициент усиления стремится к нулю .

Количественно дрейф нуля оценивают:

1) Абсолютным дрейфом - это размах изменения выходного напряжения.

2) Дрейфом приводящего ко входу

На рисунке абсолютный дрейф.

 

 

По принципу действия усилители УПТ бывают следующие: прямого усиления и балансные усилители.

Для уменьшения дрейфа нуля применяют следующие меры:

1) Используют стабилизирующее питающее напряжение.

2) Применяют отрицательные обратные связи.

3) Применяют термокомпенсацию параметров активных элементов.

4) Применяют термостабилизацию устройства в целом или наиболее ответственных его частей.

5) Применяют специальные схемотехнические решения. К ним относят: так называемый усилительный дифференцирующий каскад; усилитель с преобразованием частоты входного сигнала.

1) Дифференцирующий усилительный каскад.

Для нормальной работы эта схема должна быть симметрична относительно средней оси, т.е. .

Схема имеет два входа: , на которые можно подать два сигнала.

- дифференцирующий входной сигнал или дифференцирующая составляющая входных сигналов. - синфазный входной сигнал или синфазная составляющая входных сигналов.

Выходным сигналом усилителя может являться:

1) или , такой сигнал называется несимметрично выходным. Напряжение отсчитывается относительно общей точки схем.

2) Такой сигнал используется наиболее часто , такой выходной сигнал называют симметричным.

Подсчитаем выходное напряжение

Учитывая, что схема симметрична относительно средней оси , при нулевом входном сигнале , получаем

Если входные напряжения изменяются одинаково, то из-за симметрии схемы получаем, что . Это означает, что такой усилитель не усиливает синфазный сигнал. Поскольку температура одинаково воздействует на обе половины схемы, то ее влияние можно считать синфазным сигналом, а на синфазный сигнал схема не реагирует .

Если входные сигналы изменяются в противоположных направлениях, то также будут изменяться в противоположных направлениях, что приведет к появлению выходного сигнала неравным нулю.